Сталь марки сталь 10
Обновлено: 28.04.2024
Инструментальная сталь У10 (У10А) относится к группе сталей пониженной прокаливаемостии. Стали данной группы должны закаливаться в воде, а инструмент из этой стали имеет, как правило, незакаленную сердцевину. Закалка в воде требует принятия мер против сильного коробления, т.е. при конструировании инструмента следует избегать острых углов и резких переходов сечений [2].
Сталь У10, У10А применяется при изготовлении инструмента, работающего в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки:
- метчики ручные,
- рашпили,
- надфили,
- пилы для обработки древесины,
- матрицы для холодной штамповки,
- гладкие калибры,
- топоры,
- для холоднокатаной термообработанной ленты толщиной от 2,5 до 0,02 мм, предназначенной для изготовления плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации, клапанов, щупов, берд, ламелей, двоильных ножей, конструкционных мелких деталей, в т.ч. для часов и т.д.
Сталь У10 не применяется для изготовления инструмента подвергающихся сильным ударам.
Примерное назначение инструментальной нелегированной стали У10, У10А (ГОСТ 1435-99)
- Для игольной проволоки.
- Для изготовления инструментов, работающих в условиях, не вызывающих
разогрева режущей кромки. - Для обработки дерева: ручных поперечных и столярных пил, машинных
столярных пил, спиральных сверл. - Для штампов холодной штамповки (вытяжных, высадочных, обрезных и
вырубных) небольших размеров и без резких переходов по сечению. - Для калибров простой формы и пониженных классов точности.
- Для накатных роликов, напильников, слесарных шаберов и др.
- Для напильников, шаберов.
- Для холоднокатаной термообработанной ленты толщиной от 2,5 до 0,02 мм, предназначенной для изготовления плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации, клапанов, щупов, берд, ламелей двоильных ножей, конструкционных мелких деталей, в том числе для часов, и т. д. (лента выпускается по ГОСТ 2283, ГОСТ 21996 и ряду специальных технических условий)
Согласно ГОСТ Р 51015-79 сталь У10А применяется для изготовления клинков ножей хозяйственного и специального назначения используемых в быту, промышленности и на предприятиях общественного питания. Однако следует учитывать, что для ножей используемых в пищевой промышлености предпочтительно использовать коррозионноустойчивые стали.
Для высадки мягких металлов, выполняемых с небольшими давлениями, применяют сталь У10 для штампов диаметром до 30 мм сохраняющих при закалке мягкую сердцевину.
Химический состав, % (ГОСТ 1435-99)
| Марка стали | C | Si | Mn | S | P |
| не более | |||||
| У10 | 0,95-1,09 | 0,17-0,33 | 0,17-0,33 | 0,028 | 0,030 |
| У10А | 0,95-1,09 | 0,17-0,33 | 0,17-0,28 | 0,018 | 0,025 |
Фазовый состав
Температура критических точек, °С [3]
| Ac1 | Acm | Ar1 | Mн |
| 730 | 800 | 700 | 210 |
Условия проведения предварительной термической обработки сталей У10А, У10 [4]
- Отжиг с непрерывным охлаждением и сфероидизацию рекомендуется производить в шахтных и камерных печах. Продолжительность выдержки после прогрева всей садки до температуры отжига 2-3 ч.
- Изотермический отжиг целесообразен для печей непрерывного действия (конвейерных и толкательных). В этом случае время нагрева до заданной температуры рассчитывают в зависимости от толщины нагреваемого слоя заготовок по допустимому удельному времени нагрева 1,0 мин/мм. Продолжительность выдержки после прогрева всей садки до температуры отжига 1-2 ч. Изотермическая выдержка при охлаждении 1-2 ч.
- Сфероидизация (маятниковый отжиг) применяют для получения структуры зернистого перлита. Продолжительность выдержки на каждой ступени 0,5-1,0 ч.
- Высокий отпуск следует применять: для снятия наклепа после холодной пластической деформации (так называемый рекристаллизационный отжиг); для снятия внутренних напряжений от обработки резанием, предшествующей закалке; перед повторной закалкой изделий, имеющих пониженную твердость после термообработки. Продолжительность выдержки при высоком отпуске 2-3 ч * .
- Нормализацию применяют для измельчения зерна перегретой стали и для устранения цементитной сетки. Нагрев при нормализации можно производить в печах и соляных ваннах. Продолжительность выдержки при нагреве в печах 20-30 мин * , при нагреве в соляных ваннах — равняется расчетной выдержке для нагрева под закалку [5].
- Улучшение применяют для получения повышенной чистоты поверхности при обработке резанием в тех случаях, когда сталь в отожженном состоянии имеет твердость ˂ НВ 183. Закалку и высокий отпуск при улучшении рекомендуется производить с нагревом в печах. Продолжительность выдержки при нагреве под закалку 20-30 мин * , при высоком отпуске 2-4 ч * .
* После прогрева всей садки до заданной температуры.
- a) Отжиг с непрерывным охлаждением
- б) Изотермический отжиг
- в) Сфероидизация (маятниковый отжиг)
- г) Высокий отпуск
- д) Нормализация
- е) Улучшение
Ориентировочная температура термической обработки и твердость стали У10 в отожженном состоянии [6]
| Температура отжига °C | Тведость после отжига HB (не более) | Температура закалки °C |
| 760-780 °C | 197 | 770-800 °C |
Закалка [2]
Температура закалки заэвтектойдной стали У10А лежит в интервале между Ac3 и Ac1. Структура стали в закаленном состоянии состоит из мартенсита и избыточных (вторичных) карбидов. Оптимальная температура закалки около 800 °C.
В закаленной стали тетрагональность мартенсита и внутренние напряжения создают значительную хрупкость, поэтому после закалки отпуск является обязательной операцией
Рекомендуемые температуры нагрева (в °С) стали У10А для поверхностной закалки (охлаждение водяным душем) [7]
| Марка стали | Исходная структура | Предварительная термическая обработка | Температура нагрева в печи в °С | Скорость нагрева в град/сек | ||
| 30 — 60 | 100 — 200 | 400 — 500 | ||||
| Продолжительность нагрева в сек | ||||||
| 2 — 4 | 1,0 — 1,5 | 0,5 — 0,8 | ||||
| Температура нагрева т.в.ч. выше Ac1 | ||||||
| У10А | Пластинчатый перлит или сорбит (+ цементит) | Нормализация или улучшение | 760-780 | 780-820 | 800-860 | 820-900 |
Температура рекристаллизационного отжига стали [7]
| Обработка давлением, после которой выполняется отжиг | Марка стали | Температура отжига в °С |
| Холодная протяжка (калибровка) прутков | У10 | 700 |
Ориентировочные режимы отжига инструментальных сталей У10, У10А для улучшения обрабатываемости при резании [7]
| Температура нагрева в °С | Охлаждение | Диаметр отпечатка по Бринелю в мм |
| 760-780 | С печью по 50° в час до температуры 500 °С, а затем на воздухе | ≥4,3 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Для улучшения обрабатываемости инструментальных сталей применяется также высокий отпуск при температуре 650-680 °С.
Твердость углеродистых марок стали после отпуска [7]
Влияние обработки холодом на свойства стали У10 [7]
| Температура закалки в °С | Температура обработки холодом в °С | Приращение твердости HRC | Изменение длины в % |
| 780 | 0 | 1,5 | — |
Механические свойства проката сечением 0,1-4,0 мм (ГОСТ 2283-79)
| Состояние поставки | σ0,2, МПа, не более | δ5, %, не менее |
| Лента холоднокатаная: | ||
| отожженная | 750 | 10 |
| нагартованная | 750-1200 | — |
| нагартованная, класс прочности Н1 | 750-900 | — |
| нагартованная, класс прочности НЗ | 1050-1200 | — |
| Лента отожженная высшей категории качества | 700 | 13 |
Истинные обобщеные механические характеристики отожженной стали при 20 °C [8]
ПРИМЕЧАНИЕ. При всех видах деформации разрушение вязкое.
Твердость термически обработанной (после отжига или высокого отпуска)
металлопродукции из стали У10, У10А, кроме проката для сердечников, и твердость образцов после закалки (ГОСТ 1435-99)
| Марка стали | Твердость термически обработанной металлопродукции | Твердость образцов после закалки в воде | ||
| НВ, не более | Диаметр отпечатка, мм, не менее | Температура закалки, °С | HRC, (HRC), не менее | |
| У10, У10А | 212 | 4,15 | 770-800 | 63 (62) |
Твердость стали в зависимости от температуры отпуска [9]
| tотп, °С | Твердость HRCэ |
| 160-200 | 63-65 |
| 200-300 | 57-63 |
| 300-400 | 49-57 |
| 400-500 | 40-49 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 760-780 °С в воде.
Механические свойства в зависимости от температуры испытания [9]
| tисп, °C | σв, МПа | δ5, % | ψ % |
| 700 | 105 | 50 | 87 |
| 800 | 90 | 52 | 100 |
| 900 | 55 | 59 | 100 |
| 1000 | 29 | 70 | 100 |
| 1100 | 18 | 78 | 100 |
| 1200 | 16 | 86 | 100 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Образец диаметром 5 мм и длиной 25 мм деформированный и отожженный; скорость деформирования 10 мм/мин; скорость деформации 0,007 1/с
Сталь 10 конструкционная углеродистая качественная
Цифра 10 обозначает, что среднее содержание углерода в стали составляет 0,10%.
Вид поставки
- Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 1050-88, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88, ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8240-89, ГОСТ 8239-89.
- Калиброванный пруток ГОСТ 10702-78, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.
- Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 10702-78, ГОСТ 14955-77.
- Лист толстый ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74.
- Лист тонкий ГОСТ 16523-89.
- Лента ГОСТ 6009-74. ГОСТ 10234-77.
- Полоса ГОСТ 1577-93, ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70.
- Проволока ГОСТ 17305-91, ГОСТ 5663-79.
- Трубы ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 10705-80, ГОСТ 10704-91, ГОСТ 1060-83, ГОСТ 5654-76, ГОСТ 550-75.
Характеристики и описание
Сталь 10 относится к конструкционным малоуглеродистым нелегированным качественным сталям и характеризуется высокими пластическими свойствами и применяется преимущественно для изготовления изделий холодной штамповкой, высадкой и волочением.
Для повышения прочности и улучшения обрабатываемости низкоуглеродистая сталь марок 10 подвергается нормализации с температуры 930-950° С.
Назначение
Детали, работающие при температуре от -40 до 450 °С, к которым предъявляются требования высокой пластичности. После ХТО — детали с высокой поверхностной твердостью при невысокой прочности сердцевины.
Температура критических точек, °С
Химический состав, % (ГОСТ 1050-88)
| C | Si | Mn | Cr | S | Р | Cu | Ni | As |
| не более | ||||||||
| 0,07-0,14 | 0,17-0,37 | 0,35-0,65 | 0,15 | 0,04 | 0,035 | 0,25 | 0,25 | 0,08 |
Химический состав, % (ГОСТ 1050-2013)
| Марка стали | Массовая доля элементов, % | |||||||
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Cu | |
| не более | ||||||||
| 10 | 0,07-0,14 | 0,17-0,37 | 0,35-0,65 | 0,030 | 0,035 | 0,15 | 0,30 | 0,30 |
Износостойкость цементованной стали 10
| Характеристика термической обработки | Твердость по Виккерсу HV | Износ, мг | |
| образца | бронзового вкладыша | ||
| Цементация на глубину 1,5 мм, закалка при 780°С, отпуск при 170°С | 782 | 4,0 | 3,0 |
Механические свойства
Механические свойства при повышенных температурах
| tисп., °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 |
| 20 | 260 | 420 | 32 | 69 | 221 |
| 200 | 220 | 485 | 20 | 55 | 176 |
| 300 | 175 | 515 | 23 | 55 | 142 |
| 400 | 170 | 355 | 24 | 70 | 98 |
| 500 | 160 | 255 | 19 | 63 | 78 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Нормализация при 900-920 °С, охл. на воздухе.
Предел выносливости
ПРИМЕЧАНИЕ. σ 400 1/1000 = 108 МПа, σ 400 1/100000 = 78 МПа, σ 450 1/10000 = 69 МПа, σ 450 1/100000 = 44 МПа
Ударная вязкость KCU
ПРИМЕЧАНИЕ. Пруток диаметром 35 мм.
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1300, конца 700. Охлаждение на воздухе.
Свариваемость — сваривается без ограничений, кроме деталей после химикотермической обработки. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС.
Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 2,1 и Kv б.ст. = 1,6 в горячекатаном состоянии при НВ 99-107 и σв = 450 МПа.
Флокеночувствительность — не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
Сталь 10 – расшифровка марки, сфера применения, особенности материала
Сталь 10 – углеродистая конструкционная сталь, отличающаяся умеренной прочностью, хорошими показателями пластичности, ударной вязкости, отличной свариваемостью и высокими эксплуатационными характеристиками в нормальных условиях. Применяется в строительстве, при изготовлении деталей холодной штамповкой, при производстве труб.
Расшифровка стали 10
- Слово «сталь» означает, что марка является качественной. Качество стали определяется по процентному содержанию вредных примесей - фосфора и серы, чем ниже процент, тем выше качество. Различают стали обыкновенного качества (ст), качественные (сталь), высококачественные (А) и особо высококачественные (Ш).
- 10 – это процентное содержание углерода в сотых долях. В стали 10 содержится 0.1% углерода. Углерод в значимых концентрациях меняет свойства сплава, придает прочность и твердость, но снижает пластичность и ударную вязкость. Углеродистые стали неустойчивы к коррозии, не применяются в агрессивных средах, но хорошо подходят для производства изделий массового назначения из-за низкой стоимость и простоты производственного процесса.
- Сп – означает степень раскисления – спокойная. Если в маркировке степень раскисления не указана, как в случае со сталью 10, значит это спокойная сталь. Раскисление, это процесс удаления из сплава примесей, в первую очередь кислорода и азота, чтобы снизить образование пузырьков и газовых раковин при затвердевании сплава на последних этапах производства. По степени раскисления сталь бывает спокойной (сп), полуспокойной (пс) и кипящей (кп). Кипящая содержит больше всего примесей, ее структура пориста и неоднородна. Спокойная максимально очищена от примесей и однородна. Полуспокойная занимает промежуточное положение.
Состав стали не ограничивается элементами, указанными в марке. Маркировка перечисляет только те добавки, которые содержатся в значимых количествах и влияют на свойства сплава.
Назначение
Сталь 10 – углеродистая, качественная, конструкционная сталь – данные определения указывают на ее назначение.
Углеродистая – означает нелегированная, с минимальным количеством добавок в составе. Недостатком таких сталей является подверженность коррозии и нежелательность эксплуатации при очень высоких или очень низких температурах. К достоинствам можно отнести простоту изготовления, низкую стоимость, обусловленную отсутствием в составе дорогих добавок, высокие эксплуатационные характеристики в нормальных условиях. Это лучшая сталь для изделий массового назначения – конструкций, труб, крепежей, арматуры, ограждений, обшивок, балок, швеллеров и т.д.
Конструкционная – означает, что сталь предназначена для изготовления конструкций (сварных и несварных) и деталей механизмов. Такие сталь пользуются большой популярностью в машиностроении и строительстве. В зависимости от их характеристик, из них изготавливают жесткие несущие конструкции, каркасы, фермы, ответственные и неответственные детали, крепежи, арматуру и т.д.
Применение
Листовой прокат стали 10 используют для холодной штамповки деталей, соотношение прочность/пластичность делают его наиболее подходящим для этого способа обработки. Из стали 10 делают детали, к которым предъявляются требования высокой пластичности и износостойкости. Сталь 10 – улучшаемый сплав, детали могут подвергаться химико-термической обработке для улучшения эксплуатационных характеристик. Популярны горячедеформированные, холоднодеформированные, сварные трубы из стали 10, а также элементы котлов, теплоэлектростанций, гидравлических систем.
Применение стали 10 для трубопроводов в зависимости от параметров транспортируемой среды (ГОСТ 32569-2013)
Марка
стали,
класс
прочности,
стандарт
или ТУ
Технические
требования
на трубы
(стандарт или ТУ)
Номинальный
диаметр, мм
Виды
испытаний
и требований
(стандарт или ТУ)
Транспортируемая
среда (см. ГОСТ
32569-2013
обозначения
таблицы 5.1)
Расчетные
параметры
трубопровода
Максимальное
давление,
МПа
Максимальная
температура,
°С
Толщина
стенки
трубы, мм
Минимальная
температура в
зависимости от
толщины стенки
трубы при
наряжении в
стенке от
внутреннего
давления [σ], °C
Сталь 10
Сталь 10 - конструкционная углеродистая качественная сталь, сваривается без ограничений. Сварка осуществляется без подогрева и без последующей термообработки, способы: ручная дуговая сварка, автоматическая дуговая сварка под флюсом и газовой защитой, КТС, ЭШС.
Пластичность металла позволяет использовать их для изготовления штампованных частей и деталей. Для выпуска промышленного количества товара осуществляется технология холодной штамповки. Не склонна к флокеночувствительности, склонность к отпускной хрупкости отсутствует. Твердость стали 10: HB 10 -1 = 143 МПа. Обрабатываемость резанием В горячекатанном состоянии при НВ 99-107 и σB = 450 МПа, Kυ тв.спл. = 2,1, Kυ б.ст. = 1,6. Нашла свое применение в производстве труб и крепежных деталей котлов и трубопроводов ТЭЦ, из стали 10 изготавливают трубные крепежные детали АЭС, крепежные детали паровых и газовых турбин. При применении химико-термической обработки спектр применения резко расширяется, из нее изготавливают втулки, ушки рессор, диафрагмы, шайбы, винты, детали работающие до 350 °С к которымпредъявляются требования высокой поверхностной твердости и износоустойчивости при невысокой прочности сердцевины. Высокий предел выносливости определяет применение материала при изготовлении ответственных деталей, которые предназначены для длительной работы. Ковку производят при температурном режиме от 1300 до 700 0 С, охлаждение на воздухе.
Расшифровка стали марки 10
Расшифровка стали: Получают конструкционные углеродистые качественные стали в конвертерах или в мартеновских печах. Обозначение этих марок сталей начинается словом «Сталь». Следующие две цифры указывают на среднее содержание углерода в сотых долях процента, цифры 10 обозначают содержание его около 0,1 процента.
Химичский состав сталь 10
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu | As |
| 0.07 - 0.14 | 0.17 - 0.37 | 0.35 - 0.65 | до 0.3 | до 0.04 | до 0.035 | до 0.15 | до 0.3 | до 0.08 |
Температура критических точек сталь 10
| Критическая точка | Температура |
| Ac1 | 724 |
| Ac3(Acm) | 876 |
| Ar3(Arcm) | 850 |
| Ar1 | 682 |
Механические свойства сталь 10
Механические свойства сталь 10 при повышенных температурах
| Температура испытаний, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м 2 ) |
| нормализация 900-920 °С | |||||
| 20 | 260 | 420 | 32 | 69 | 221 |
| 200 | 220 | 485 | 20 | 55 | 176 |
| 300 | 175 | 515 | 23 | 55 | 142 |
| 400 | 170 | 355 | 24 | 70 | 98 |
| 500 | 160 | 255 | 19 | 63 | 78 |
Исследование релаксационной стойкости методом свободного изгиба показало, что образцы, подвергнутые ММТО, обладают более низкой релаксационной стойкостью при 150° С, чем в исходном состоянии (после отжига). Дополнительный отжиг образцов после ММТО при 300-500° С позволяет резко повысить релаксационную стойкость сталей 10 и 35. Падение напряжений в образцах за 3000 ч после дополнительного отжига при 400° С для стали 10 и при 500° С для стали 35 уменьшается в 10-30 раз в сравнении с образцами после ММТО без дополнительного отжига. При этом максимальная релаксационная стойкость получена при несколько более высоких температурах дополнительного отжига после ММТО, чем максимальные значения предела упругости.
Полученные экспериментальные данные позволяют предположить, что низкая релаксационная стойкость образцов после ММТО связана с недостаточной стабильностью тонкой структуры металла. Дополнительный дорекристаллизационный отжиг после ММТО позволяет более полно стабилизировать структуру и, таким образом, резко повысить сопротивление металла микропластическим деформациям при кратковременном и длительном нагружениях.
Читайте также: